Java的缓存与缓冲区

编写高效的程序不止在于算法的精巧，还要尽可能贴合计算机的硬件，最大化硬件效益，最佳利用CPU微指令、缓存等。其中缓存的意义可见重要。

缓存的主要作用是暂时保存数据，供下次访问时使用。

出现背景

早期的存储层次只有三层，CPU寄存器、DRAM、磁盘存储。由于寄存器与主存之间的访问时间开销较大，于是就加入了L1缓存（2 ~ 4个时钟周期），后来L1与主存之间差距依旧很大，于是又加入L2和L3。

缓存要求

缓存内部是以组的形式存在和组织的，缓冲行是缓存中可以分配的最小存储单位，缓存行是缓存的最小操作单位。
缓存一致性问题：各个处理核心之间遵从一些协议，在运行时需要用这些协议保持数据一致性，这些协议包括：MSI、MESI、MOSI、Synapse、Firely、DragonProtocol等。

Java中最首当其冲的的缓存——持久层缓存

实现Java缓存最简单的方法应该就是static HashMap了，它是基于内存的缓存，一个Map可以被用来存储引用对象的缓存。为了区分缓存的数据，对象的有效性和生命周期是个非常重要的问题。如果该问题没有很好地解决，内存的使用就会非常不合理。对象的生命周期可以用弱引用、轻引用和虚引用来控制，这三种有别于强引用，是与JVM相关的，内存不足就会回收。

Java中最常见的缓存——对象池

对象池化是一种很重要的系统优化技术。其原理是：对于经常使用的对象，可以创建一个包含数个已经创建好的该类对象的集合，之后当需要这个对象时，直接从池中取一个，并且在用完时返回给这个池就可以了。典型的就是线程池和数据库连接池：线程的创建很耗资源，于是就创建了线程池；数据库连接池可能涉及网络连接，开销更大，池的存在更有意义（C3P0\Proxool）。

缓存也要注意应用场景，适合最好

缓存用的好当然会带来较大的性能提升，但用的不好，反而会降低性能。比如说Hibernate的性能理论上讲不如JDBC，但缓存机制用的较好，对象的有效性较高，缓存的命中率高，继而性能高。

推荐Java的缓存框架

1. Ehcache——Java分布式缓存框架
2. Cacheonix——高性能Java分布式缓存系统
3. ASimpleCache——轻量级Android缓存
4. JBossCache——基于事务的Java缓存框架
5. Voldemort——基于键值的缓存框架

Java同步IO和NIO

1.同步IO：字节型IO，一般无缓冲区，阻塞式IO
2.异步IO：数据包型IO，有缓冲区来承载字节，满了发出

Java缓冲区的创建

1.静态方法：allocate（int size）
2.静态方法：wrap（byte[] array）
3.带缓冲区的流在执行最后必须需要刷新，否则数据不会写入硬盘。